[發明專利]一種基于非線性控制的UPFC在微電網中的潮流控制方法

在審

• 申請號: 201810410337.8
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108574282A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 殷桂梁;趙曉龍;張佳楠
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/18;H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

本發明公開了一種基于非線性控制的UPFC在微電網中的潮流控制方法，包括如下步驟：分析微電網的潮流控制方式；分析UPFC的工作原理；分析UPFC在微電網中的潮流控制特性；建立UPFC的非線性數學模型和控制目標；采用串聯側反步滑模控制策略以使控制系統在平衡點處維持穩定；采用并聯側解耦控制策略補償串聯測的無功功率調節能力；確定算例以及其必要特征，采用Matlab/Simulink軟件對算例進行仿真分析。本發明方法為潮流控制器設計奠定了基礎；建立UPFC非線性數學模型；對并聯側控制器采用基于無功功率控制模式的解耦控制策略；增強對系統非線性以及外界擾動的抗干擾性，有效地實現了對線路潮流的控制，確定功率調節范圍，實現系統的功率平衡分布。

技術領域

本發明涉及微電網控制領域，尤其是一種解決系統非線性以及外界干擾對微網控制性能影響的方法。

背景技術

隨著分布式能源的應用和發展，微電網逐步興起。微網技術能有效的整合分布式電源的優勢，為大規模應用分布式電源提供合理的技術路線。同時，對于具有弱連接的微電網進行潮流調節，既可控制局部微電源的有功和無功出力又可使用靈活交流輸電系統(flexibleAC transmission system，FACTS)控制器。

統一潮流控制器(unifiedpower flow controller，UPFC)是FACTS系統中一種潮流調節能力較強的裝置，不僅能實現電壓調節、串聯補償和相角補償等功能，還能對輸電線路中的潮流進行跟蹤控制，改善輸電線路的傳輸性能，同時有效地阻尼系統振蕩、解決潮流分布不均等情況。

UPFC的多變量、強耦合和非線性的裝置特性，決定了其潮流控制作用主要依靠選擇合適的控制策略。目前，UPFC的控制策略研究主要集中在傳統線性控制、人工智能控制和非線性控制3個方面，將非線性數學模型在平衡點處近似線性化的傳統線性控制缺乏嚴謹數學模型，理論支持的人工智能控制均存在一定的局限性和復雜性。而且，現有的UPFC非線性控制策略都存在一定程度的簡化，且未對其潮流控制作用進行理論和算例分析；同時，也沒有針對微電網中的UPFC潮流控制作用進行研究。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于非線性控制的UPFC在微電網中的潮流控制方法，用以解決上述問題。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明所述方法包括以下步驟：

步驟1，分析微電網的潮流控制方式；

步驟2，分析UPFC的工作原理，UPFC即統一潮流控制器；

步驟3，分析UPFC在微電網中的潮流控制特性；

步驟4，建立UPFC的非線性數學模型和控制目標；

步驟5，采用串聯側反步滑模控制策略，使控制系統在平衡點處維持穩定；

步驟6，采用并聯側解耦控制策略補償串聯測的無功功率調節能力；

步驟7，確定算例以及算例特征，采用Matlab/Simulink軟件對算例進行仿真分析。

進一步的，所述步驟1的具體過程如下：

1-1，微電網的基本結構

微電網是可以完成自身調控和監督的自治系統，主要包括微電源、儲能裝置、負荷、能量調節和保護裝置等部分；

1-2，微電網潮流控制的必要性

微電網能量管理主要是為了滿足一定用戶需求以及系統等式、不等式約束的前提下，最小化線路損耗以及各種發電和儲能成本，有效控制大電網與微電網間的互換潮流。因此，從經濟性的角度考慮，對于并網運行微電網，需要根據MGCC給定的最優指令信號，采用一種有效的潮流控制方式來控制PCC處的互換潮流；

1-3，不同的潮流控制方式